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聯系我們 一般情況，油田等特種生產單位的現場工況比較苛刻，如* / 極低溫度、超高壓、流量范圍寬等。尤其是壓力，在熱注采油、洗井、壓裂等工藝中，zui高的壓力達 64Mpa 以上，常規流量儀表往往難以適應其惡劣環境，無法達到計量要求；由此派生的其他諸多計量儀表，由于存在諸多不確定因素，也不能滿足現場的計量要求。
以角式渦街為例，雖然角式渦街的機械強度能夠滿足現場的壓力要求，但由于渦街的測量原理，其抗震性能較差，熱注等工藝過程中產生機械振動時，會導致在無流體經過情況下渦街的無規則計量效應，不利于計量。
1、新型旋進旋渦流量計
經過多年的現場經驗總結和技術沉淀，結合行業相關技術力量，現成功開發出一種適應此類高壓工況、低壓損、寬量程的新型旋進旋渦流量計，樣機經檢測*符合相關技術要求。現就該新型產品相關的技術參數，做如下簡介：
1）主要機械結構
① 殼體：304 不銹鋼材料，低壓壓鑄工藝，壁厚按照公稱壓力計算，適用于高壓工況。
② 起旋器：采用直葉片結構，線切割，芯棒按照數學模型的角度割槽，精密焊接組裝。
③ 壓電晶體外殼：不銹鋼材料，配置加法蘭盤，密封安裝，滿足高壓密封要求。
④ 內部腔體：標準旋進旋渦文丘里管，相切部分圓滑角過度，zui大限度避免介質流動過程中的銳角影響，減小壓損。
2）主要電子結構
① 壓電晶體：使用兩對壓電晶體封裝技術，呈前后位置組裝，以采集不同強度的震動信號。同時，將兩個傳感器的信號分別前置放大，一路提取流量上限信號，另一路提取流量下限信號，流量范圍經過放大整形后，送入主板處理，兩路信號選通，由單片機模糊控制選擇。
② 主板：主板部分除具備常規積算儀功能外，另加入流量范圍選通電路，選通點可以根據需要進行設置，由單片機發出切換指令。大流量切換到大流量傳感器，前置放大信號端接入；小流量則切換到小流量傳感器，前置放大信號端接入，根據不同的流量切換不同的流量傳感器和前置放大器，從而使對應的電路部分有效工作。
③ 前置放大器：設計雙路前置放大器，一個大流量，一個小流量，根據流量的大小調整放大倍數，使其工作在狀態，隨時向主板提供穩定的流量信號。每個前置放大器都具備雙路 180°相位差信號放大功能，可以有效的提取差模信號，濾掉共模信號。
3）工作原理
旋進旋渦流量計是根據旋渦進動定理設計一種流量計，具有量程范圍寬、無可動部件、不容易腐蝕、計量準確性高、安裝便捷、安裝直管段沒有很高要求等優點，適用于石油、化工、天然氣等多種氣體的流量測量。傳統旋進旋渦流量計在應用中存在壓損大的難點，在大流量時，流量損失過大。因而使用受限。新型選型漩渦流量計對該氣旋器進行了優化改進，使壓損降低，提高了流量計對工況的適應
能力。
新型旋進旋渦流量計對旋渦發生體進行了重新設計，將傳統的鋁合金螺旋形葉片改為直線型葉片，同時將葉片與發生體中心軸的夾角減小，減少葉片對介質的阻礙，從而降低壓損；將鋁合金葉片改為不銹鋼薄板，制成等變化曲線形狀，同時將壓電晶體傳感器設計為薄片形壓電晶體結構，進一步降低了流量計的壓力損失。
2、機械部分工作原理
旋進旋渦流量計幾個部分組成：起旋器、文丘里管、消旋器和壓電晶體傳感器，其結構原理如圖 1 所示。
旋進旋渦流量計是基于渦流進動現象工作的。流體流過旋進旋渦流量計，首先通過一組由固定螺旋葉片組成的旋渦發生體后被強制旋轉，使流體形成旋渦流。旋渦中心為“渦核”，是流體旋轉運轉速度很高的區域，其外圍是環流。流體流經收縮段時旋渦加速，沿流動方向渦核直徑逐漸縮小，而強度逐漸加強。此時渦核與流量計的軸線一致。當進入擴散段后，旋渦急劇減速，壓力上升，中心區域的壓
力比周圍的壓力低，于是產生局部回流。在回流的作用下，渦核偏離中心軸向在擴張段壁面做螺旋進動。并且是圍繞中心軸進行的，進動頻率與流體的流速成正比。因此，測得旋進旋渦的進動頻率，即能反映流速和體積流量的大小。
3、機械結構優化方案
旋進旋渦流量計中起旋器是旋渦信號發生的關鍵，也是zui大的阻流件，本文針對現有旋進旋渦流量計壓損太大的問題給出了一種結構設計方案。以一個 DN80 氣體旋進旋渦流量計為優化研究對象，將旋渦發生體改制成直葉片結構。原葉片與來流之間夾角為 60°，來流不是切向 ，會造成嚴重的流動分離。流動分離使得流動擾動和流動阻力增大。因此，改進方案中考慮把原來旋渦發生體葉片做成直葉片如圖 2 所示，使得入口與來流夾角減小到 30°，即流體接近切向進入，以期改善流動狀態。
4、電子積算儀部分工作原理
使用 2 對壓電晶體封裝技術，呈前后位置封裝的傳感器，插入表體內部，拾取不同強度的震動信號。分別將兩個傳感器所拾取的 180°相位差強震動信號和弱震動信號送至 2 路前置放大，因放大倍數的設計差別，一路前置放大負責提取流量上限震動比較強的信號，另一路提取流量下限震動比較弱的信號，做不同流量范圍流量信號的放大整形，送入主板的選通電路做識別處理，而兩路信號的選通，
則由單片機做模糊控制選擇。
在初始狀態下，主板的單片機默認為上限流量前置放大器工作，當有流體留過后，如果檢測的信號在上限前置放大可接受的流量范圍時，繼續由該上限前置繼續送入流量信號。從而進行流量積算功能。如果在 4s 內所檢測的流量信號不在上限前置放大的可接受范圍，那么，在 4s 后，在第 5s 的時候由單片機發出選通指令，選通電路動作，切換到下限前置放大器電路，由下線前置放大器提供小流量
前置放大信號，則單片機進行流量積算功能。反之，進行上述功能的逆工作。
在正常測量狀態下，出現流量范圍的變化時，也是根據此原理進行選通切換，選通切換時的計算時間可根據具體情況人為的設置時間 0s ～ 10s。選通動作時間視單片機的實際處理速度而定，本機為毫秒級。
積算儀主板部分除具備常規積算儀功能外，另加入流量選通電路，選通點可以隨意設置，由單片機發出指令，什么時候切換到什么狀態。大流量則切換到大流量傳感器前置放大信號端接入，小流量則切換到小流量傳感器前置放大信號端接入。也就是說根據不同的流量來切換不同的流量傳感器，和前置放大器，使相對應的電路部分有效。前置放大器：通過實驗數據，得出結論，每路前置放大的放大倍數以不超過 250 倍，不低于 150 倍時狀態。因流量范圍的問題，壓電晶體所拾取的信號模擬量幅值差別很大，zui低 0.7mv zui高 40mv。如此寬范圍的輸入信號使前置放大器的放大值出現局限，往往會有自激、干擾等非正常情況發生，嚴重的會燒毀芯片。所以，設計 2 個雙路前置放大器：一個大流量，一個小流量；根據流量的大小，調整放大倍數，使其工作在狀態，隨時向主板提供穩定的流量信號。每個前置放大器都具備雙路 180°相位差信號放大功能，可以有效的提取差模信號，濾掉共模信號。
此設計不但有效的剔除了各種干擾，還提高了量程比。
主要技術參數：
1）電源：電池供電 DC3.6V 外供電 DC9-30V
2）量程比：1：30
3）公稱壓力：6.4Mpa ～ 64Mpa
4）除以上功能外還具備常規旋進旋渦的全部技術參數。
5、市場前景分析
對油田等特種用戶而言，由于現場工況相對惡劣，好多產品不能勝任。本產品重點針對此類特種工況而進行了深入優化設計，完夠滿足特種用戶的使用要求，給特種用戶的測量帶來了極大方便。據不*調查，僅國內油田的使用量每年不會低于 10 萬臺，如果量產，經濟效益相當可觀。
